Le nanotecnologie ed i nanomateriali: opportunità e rischi

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1 Firenze, 23 marzo 2011 Le nanotecnologie ed i nanomateriali: opportunità e rischi POLITECNICO DI MILANO Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica Giulio Natta INSTM Consorzio Interuniversitario per la Scienza e Tecnologia dei Materiali

2 2 Prima di cominciare Due semplici esempi ci possono mostrare come: la natura sfrutta da moltissimo tempo la nanostrutturazione della materia vivente per ottenere proprietà assolutamente nuove fino a poco tempo fa ritenute irraggiungibili copiando la natura ( materiali bioinspirati ) anche l uomo sta avvicinandosi a queste nuove proprietà

3 3 Il geco Il geco cammina sul soffitto grazie alla nanostrutturazione dei suoi polpastrelli La sommatoria di un elevatissimo numero di piccolissime forze di attrazione supera la forza gravità

4 4 La ricerca nanotecnologica L uomo è riuscito a riprodurre questa nanostrutturazione A Geim et al. Microfabricated adhesive mimicking gecko foothair Nature Materials 2, 461 (2003).

5 5 L uomo ragno A breve potremo rendere reale l immaginazione

6 6 La foglia di loto Grazie alla nanostrutturazione le foglie di loto sono idrofoboche e l acqua rotola su di esse senza bagnarle

7 7 La ricerca nanotecnologica L uomo è riuscito a riprodurre questa nanostrutturazione Choi and Kim, Physical Letters 2006

8 8 I costumi dei nuotatori Ogni giorno escono sul mercato nuovi costumi da bagno progettati e realizzati in modo da renderli idrofobici, consentendo ai nuotatori di scorrere più velocemente nell acqua

9 9 Da cosa nascono le nuove proprietà I materiali strutturati in base a dimensioni nanometriche spesso presentano proprietà e caratteristiche (fisiche, meccaniche, elettriche, magnetiche, ecc.) sensibilmente diverse da quelle degli stessi materiali con struttura di dimensioni maggiori fibra nanometrica illuminata avvolta intorno a un capello

10 10 Da cosa nascono le nuove proprietà Due i motivi principali: Vi è un alto rapporto tra gli atomi che sono presenti in superficie e quelli presenti all interno della struttura Alla scala nanometrica, lo spettro elettronico tende ad assomigliare più a quello di un atomo che a quello di un solido (si parla infatti di superatomi)

11 11 Nanotecnologie vs atomi (molecole) Gli atomi hanno dimensione dell ordine di 1 ångstrom, che corrisponde a 0,1 nm In un cubetto di 1 nm di lato sono presenti 10x10x10 cioè mille atomi (di cui circa 1 ogni 2 in superficie) In una nanoparticella di 10 nm di lato sono presenti 100x100x100 cioè un milione di atomi (di cui circa 1 ogni 20 in superficie) In una particella di 1 mm di lato sono presenti atomi di cui 1 ogni in superficie)

12 12 Nanotecnologie vs chimica Le nanotecnologie non si riferiscono a singoli atomi o alla creazione di molecole (cosa che i chimici da sempre sanno fare) Le nanotecnologie si riferiscono alla manipolazione di aggregati di un numero limitato ma comunque elevato di atomi (o molecole)

13 13 Da cosa nascono le nuove proprietà Data l elevatissimo numero di atomi superficiali, nei materiali nanostrutturati diventano fondamentali forze come quelle di tensione superficiale e di van der Waals Perdono di importanza altre forze, come ad esempio quella di gravità

14 Il padre delle nanotecnologie Richard Feynman ( USA) Il 29 dicembre 1959 al California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena durante un meeting dell American Physical Society, Richard Feynman, considerato il padre delle nanotecnologie, tiene una conferenza intitolata There s plenty of room at the bottom (C è moltissimo spazio in basso) 14

15 Il padre delle nanotecnologie Richard Feynman ( USA) Il 29 dicembre 1959 al California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena durante un meeting dell American Physical Society, Richard Feynman, considerato il padre delle nanotecnologie, tiene una conferenza intitolata There s plenty of room at the bottom (C è moltissimo spazio in basso) 15

16 16 Il padre delle nanotecnologie

17 La sfida di Feynman Feynman lancia anche una sfida relativamente alla possibilità di immagazzinare i 24 volumi dell Enciclopedia Britannica sulla testa di uno spillo Nel 1985 lo studente Tom Newman raccoglie la sfida e ne dimostra la fattibilità riducendo di volte lo spazio occupati dal primo paragrafo di un racconto 17

18 18 La sfida di Feynman La cosa è stata possibile ricorrendo a due strumenti fondamentali per lo sviluppo delle nanotecnologie: il microscopio elettronico a effetto tunnel (STM) e il microscopio a forza atomica (AFM) STM 48 atomi di ferro disposti in cerchio su di rame con il STM AFM

19 19 Definizioni Nanometro Unità di misura di lunghezza (simbolo: nm) pari a 10-9 m, cioè a un miliardesimo di metro o un millionesimo di mm; equivale a 10 ångstrom coccinella capello polline globuli rossi virus SARS emoglobina acido L-ascorbico 1 mm 100 mm 10 mm 1 mm 100 nm 10 nm 1 nm 1 Å

20 20 Definizioni Nanotecnologia la progettazione, caratterizzazione, produzione e applicazione di strutture, strumenti e sistemi controllando la forma e le dimensioni su scala nanometrica (1) manipolazione della materia tramite processi che consentono un controllo completo su composizione e struttura a scala nanometrica (almeno una dimensione deve essere compresa tra 1 e 100 nm) così da ottenere proprietà altrimenti non ottenibili (1) Royal Society & The Royal Academy of Engineering (GB,2004)

21 21 I campi di applicazione Le nanotecnologie sono un campo molto vasto e interdisciplinare e il prefisso nano è stato apposto davanti a molte discipline (nanoelettronica, nanomedicina, nanofisica, etc.) I campi di applicazione delle nanotecnologie sono pressoché illimitati Tutti i principali settori produttivi possono essere interessati Fornire una panoramica completa è una impresa molto complessa

22 22 Le ragioni del nano La spinta verso le nanotecnologie nasce da due fattori: La necessità di miniaturizzare La possibilità di sfruttare le nuove proprietà della materia strutturata a livello nanomentrico

23 23 Le ragioni del nano: miniaturizzazione Nanoelettronica La tendenza alla miniaturizzazione sono familiari a chi si occupa di microelettronica e di computer ENICA: Il primo computer elettronico: 30 tonnellate, 200 KW (1944)

24 24 Le ragioni del nano: miniaturizzazione Nanoelettronica Miniaturizzare vuol dire: aumentare la potenza ridurre i consumi aprire nuovi mercati (esempi: ipod iphone ) Una ulteriore miniaturizzazionè è possibile solo se si costruiranno componenti di dimensioni nanometriche

25 25 Le ragioni del nano: miniaturizzazione Nanomedicina Essere in grado di dialogare a livello nano con le strutture biologiche significa poter comprendere i meccanismi e poter intervenire in maniera efficace

26 26 Le ragioni del nano: miniaturizzazione Nanomedicina Nanotubi di carbonio sono un potenziale strumento nella lotta contro i tumori Vengono equipaggiati con molecole che si fissano selettivamente alle cellule tumorali e irraggiati nell infrarosso prossimo I nanotubi assorbono la radiazione e si riscaldano, distruggendo selettivamente le cellule malate, senza alcun effetto sulle cellule sane

27 27 Le ragioni del nano: nuove proprietà I materiali di dimenioni micrometriche hanno le stesse proprietà dei materiali massivi La strutturazione a livello nanometrico della materia consente di ottenere proprietà migliorate o del tutto nuove Le nanotecnologie puntano a sfruttare tali proprietà

28 28 Le ragioni del nano: nuove proprietà Reattività Per strutture macroscopiche il rapporto tra atomi di superficie e atomi totali è circa 5*10-18 Per strutture nanometriche questo rapporto può diventare anche 0,5 Gli atomi di superficie hanno maggiore energia, pertanto le particelle nanometriche possiedono maggiore reattività

29 29 Le ragioni del nano: nuove proprietà Reattività La NASA studia le nanoparticelle di alluminio come propulsore di razzi

30 30 Le ragioni del nano: nuove proprietà Temperatura di fusione Per dimensioni macroscopiche, la temperatura di fusione non cambia, un iceberg e un cubetto di ghiaccio fondono alla stessa temperatura

31 31 Le ragioni del nano: nuove proprietà Temperatura di fusione L oro fonde normalmente a temperatura dell ordine dei 1000 C I nanocristalli di oro fondono a temperature intorno ai 300 C T m dell oro

32 32 Le ragioni del nano: nuove proprietà Fotocatalisi L ossido di titanio nanostrutturato anatasio in presenza di irraggiamento UV (di origine solare o artificiale) catalizza l ossidazione di molti inquinanti ambientali (CO, NO x, fenoli, benzene, tricloroetilene, acetaldeide, toluene, formaldeide), Ciò favorisce un disinquinamento ambientale di sicuro interesse applicativo

33 Le ragioni del nano: nuove proprietà Fotocatalisi La fotocatalisi è un processo chimico-fisico di: catalisi eterogenea foto-attivata modifica velocità di reazione grazie alla luce UV viene favorita la formazione di reagenti ossidanti che decompongono molti inquinanti 33

34 34 Le ragioni del nano: nuove proprietà Superidrofilia e superidrofobia Mediante la deposizione di film sottili di spessore nanometrico (pertanto invisibili) è possibile modificare le proprietà di bagnabilità dei materiali Si possono ottenere sia superfici idrofiliche che idrofobiche che possono variare con illuminazione UV

35 35 Le ragioni del nano: nuove proprietà Proprietà ottiche La luce visibile ha lunghezze d onda dell ordine delle centinaia di nanometri e interagisce in maniera differente con strutture di dimensioni ad essa simili

36 Le ragioni del nano: nuove proprietà Proprietà ottiche Film di ossido di titanio di spessore dell ordine delle centinaia di nanometri acquistano diverse colori di interferenza in dipendenza dello spessore del film 36

37 37 Le ragioni del nano: nuove proprietà Nanotubi di carbonio Nanotubi di Carbonio Per confronto Dimensione nm di diametro - Modulo 4500 GPa Per l acciaio è ~ 200 GPa Conducibilità Stimata a 10 9 A/cm 2 I fili di rame bruciano a 10 6 A/cm 2

38 Nanotecnologie ieri Vetro nanostrutturato (inconsapevole) di epoca romana: Coppa di Licurgo - quarto secolo A.C. - British Museum Il vetro appare verde se la luce è riflessa, rosso se la luce è trasmessa 38

39 39 Nanotecnologie oggi Le nanotecnologie sono già presenti nella vita quotidiana e tutti i settori ne sono investiti Trasporti: ritardanti di fiamma Architettura: vetri antiriflesso Design: aerogel per isolamento termico

40 40 Nanotecnologie oggi Energia: pannelli fotovoltaici flessibili Cosmetica: crema trasparente ad alta protezione UV mediante nanoparticelle

41 41 Nanotecnologie oggi Tessile: trattamenti al plasma tessuto in seta reso antiolio lana trattata per impedire il restringimento durante il lavaggio tessuto in cotone/poliestere reso idriofobico

42 42 Nanotecnologie oggi Beni culturali: nanodispersioni di idrossido di calcio utilizzate per il restauro di un affresco del Beato Angelico, Abbazia di San Marco, Firenze

43 43 Nanotecnologie domani Nanorobot che dissolvono i grumi di globuli rossi, iniettano farmaci localmente nelle cellule cancerogene o eseguono interventi chirurgici dall interno e senza cicatrici

44 44 Nanotecnologie domani Nanorobot volanti programmati per ricostruire lo strato di ozono assottigliato, per filtrare le acque dal mercurio e da altri inquinanti in pochi minuti Il disastro ambientale della Exxon Valdez Filtro molecolare con substrato di silice con nanopori (6,5 nm) che legano e catturano il mercurio

45 45 Nanotecnologie domani Motori molecolari K. Eric Drexler

46 46 Nanotecnologie domani Nel libro Engines of creation: the coming era of nanotechnology Drexel espone il concetto di Grey Goo, scenario estremo legato alla visione di un mondo invaso da robot atomici autoreplicanti fuori controllo K. E. Drexler con, alle spalle, un immagine di un nanomotore, uno dei concetti da lui coniato

47 I problemi di sicurezza I possibili effetti sulla salute delle nanoparticelle non sono ancora noti Su questo punto la ricerca pubblica internazionale sta investendo moltissimo La valutazione non può che essere lasciato a persone con grande competenza specifica Purtroppo la valutazione tende a divenire più ideologica che scientifica (caso tipico: inceneritori) Ogni parere personale è inevitabilmente scorretto Sicuramente grande attenzione deve essere posta soprattutto verso quelle tecnologie che utilizzano nanoparticelle libere 47

48 48 Una pausa

49 Firenze, 23 marzo 2011 Seconda parte Le nanotecnologie ed i nanomateriali: opportunità e rischi POLITECNICO DI MILANO Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica Giulio Natta INSTM Consorzio Interuniversitario per la Scienza e Tecnologia dei Materiali

50 Una nanotecnologia oggi trasferibile Molte nanotecnologie sono già oggi uno strumento di innovazione tecnologica a costi compatibili necessario per la competizione globale E impossibile dare in questa sede un panorama anche solo parziale Ci si limiterà ad un esempio di nanotecnologia in grado di essere facilmente trasferita a vari settori applicativi: la tecnologia sol-gel 50

51 51 La tecnologia sol-gel La tecnologia sol-gel è un esempio paradigmatico di come tramite il controllo su scala nanometrica di svariati ossidi sia possibile ottenere, a baso costo, prodotti ed applicazioni estremamente diversificati

52 52 La tecnologia sol-gel Si parte da precursori metallorganici o inorganici (Ti, Si, ecc.) in soluzione, che tramite processi di idrolisi e condensazione formano soluzioni (sol) di nanoparticelle di ossido (TiO 2, SiO 2, ecc.) Dalla soluzione sol, controllando la successiva fase di gelificazione (gel) si possono ottenere strutture estremamente diversificate Idrolisi Condensazione

53 53 La tecnologia sol-gel: i prodotti precursori film sol aerogel nanoparticelle fibre monoliti

54 54 Ceramici massivi Olympus usa la tecnica sol-gel per produrre lenti per obbiettivicontrollando la quantità di ioni di metalli in silice Degussa Novara Technologies usa tale tecnologia per la realizzazione di diversi tipi di monoliti

55 55 Fibre ceramiche SiO 2 (Asahi Glass) Saffil : Al 2 O 3 -SiO 2 (95-5 %)

56 56 Nanoparticelle nelle costruzioni Cemento TX-Millennium caricato di TiO 2 Chiesa Dives in Misericordia di Richard Maier Roma 2003

57 57 Nanoparticelle nell automobile Vernici caricate con nanoparticelle ceramiche con miglioramento delle proprietà antigraffio usate su alcuni modelli Mercedes

58 Aerogel: struttura Materiali ceramici avanzati nanoporosi e a bassa densità, costituiti da: 4-5% di SiO 2 restante parte gas (aria) Altri nomi: something about nothing frozen smoke 58

59 Aerogel: proprietà bassa densità alto isolamento termico buon isolamento acustico ottimo isolante elettrico 59

60 60 Aerogel: applicazioni Settore delle costruzioni isolamento termico degli edifici (vetrate, pannelli) Settore abbigliamento: alpinismo, sport Settore degli elettrodomestici: frigoriferi con ante semitrasparenti ad alto isolamento termico

61 61 Aerogel: applicazioni Isolamento termico in edilizia Isolamento termico in abbigliamento tecnico

62 62 Aerogel: applicazioni Settore degli elettrodomestici: frigoriferi con ante semitrasparenti ad alto isolamento termico

63 Film nanometrici Film nanometrici ottenuti mediante tecnologia sol-gel praticamente su qualsiasi supporto, permettono le più svariate applicazioni, sfruttando di volta in volta proprietà: fotocatalitiche (depuratori ambientali) superidrofiliche (vetri antiappannamento) idrofobiche (abbigliamento, cartoni ondulati) autopulizia (facciate ventilate e vetrate) antibatteriche (impianti dentali, edilizia ospedaliera) e anche altro 63

64 La tecnologia sol-gel: i substrati Ceramici Metalli 64 Tessuti naturali e artificiali Polimeri

65 Ottenimento di film: spray coating Ampie superfici Forme complesse Difficile controllo dello spessore Anche in opera Spray coating 65

66 Ottenimento di film: dip coating Dip coating Controllo spessore ( nm) Spessore dipende da viscosità e velocità di estrazione Maggiore per velocità elevata Minore per velocità lenta Viene seguita da asciugatura e eventuale trattamento termico 66

67 Ottenimento di film: spin coating Spessore uniforme anche minore di 10 nm Resa elevata Soluzione diluita Evaporazione durante il processo Spin coating 67

68 Ottenimento di film: foulardatura La foulardatura (o padding) è una tecnica tradizionale ampiamente usata nel settore tessile Può essere facilmente utilizzata per il trattamento con soluzioni sol-gel di una ampia gamma di tessuti Foulardatura 68

69 69 Fotocatalisi: utilizzo del sol-gel Partendo da soluzioni sol acquose è possibile depositare film nanostrutturati di anatasio praticamente su ogni superficie Per una piene efficienza l effetto fotocatalitico si verifica solo in presenza di radiazione luminosa UV Sono allo studio soluzioni sol-gel a base di ossido di titanio drogate (azoto ed altro) in grado di avere proprietà fotocatalitiche anche in presenza di radiazione luminosa nel campo del visibile Al momento l efficienza è tuttavia minore

70 70 Depurazione ambientale INQUINAMENTO OUTDOOR: presenza di sostanze contaminanti in ambienti aperti INQUINAMENTO INDOOR: presenza di sostanze contaminanti in ambienti confinati INQUINAMENTO DA FUMO: di tutto di più

71 Ipotesi di lavoro: cappe a ricircolo L introduzione di cappe a ricircolo può determinare un signficativo risparmio energetico (non si ha espulsione di aria calda (inverno) o fredda (estate) Cappa in fase di modifica progettuale per verificare l introduzione di un sistema di filtri resi fotocatalitici mediante sol-gel 71

72 Film antibatterici di TiO 2 I film sol-gel di ossido di titanio (anatasio) sono caratterizzati anche da proprietà antibatteriche, anche in assenza seppur favorite da radiazione UV Questo fatto può essere sfruttato per la realizzazione di superfici antibatteriche (dispositivi biomedicali, giocattoli, piani di lavoro dentistici, edilizia ospedaliera) Il semplice trattamento degli scambiatori di calore dei normali condizionatori può prevenire l accumulo di batteri, fatto più frequente e pericoloso di quanto non si creda (ad es. infezione da legionella) 72

73 73 Superidrofilicità e superidrofobicità Film nanometrici depositati tramite sol-gel sono in grado di modificare di bagnabilità dei materiali La bagnabilità viene valutata mediante semplici prove di angolo di contatto Si possono ottenere sia superfici idrofiliche che idrofobiche

74 74 Superidrofilicità e superidrofobicità Superficie piana Superficie inclinata

75 75 La superidrofilicità

76 76 Proprietà di autopulizia Sia la soluzione superidrifilica che la soluzione superidrofobica consentono di ottenere superfici autopulenti (soprattutto per applicazioni out-door), quali ad esempio: pannellature per facciate ventilate tende da sole

77 77 Proprietà autopulenti Le proprietà idrofiliche (ma in realtà anche quelle idrofobiche) consentono di ottenere superfici autopulenti soprattutto per applicazioni out-door, quali ad esempio le pannellature per facciate ventilate

78 78 Facciate ventilate con pannelli HPL

79 79 Problemi delle facciate ventilate Uno dei principali problemi delle facciate ventilate è legato al suo sporcamento a seguito degli agenti atmosferici che determina necessità di pulizia periodica

80 80 Problemi delle facciate ventilate L uso di film sol-gel di ossido di titanio superidrofilico, in grado di determinarne proprietà di autopulizia senza modificare il colore, può assumere una valore commerciale non secondario (diminuzione delle spese di manutenzione periodica per pulizia) Un valore secondario di marketing è legato alle proprietà fotocatalitiche di abbattimento dell inquinamento out-door e/o all uso di prodotti nanotecnologici

81 Un esempio: TiClean Prodotto basato su tecnologia sol-gel in grado di depositare film di ossido di titanio con struttura ANATASIO Offre proprietà: autopulizia fotocatalisi antibatteriche Testato su differenti substrati mediante spray coating, dip coating, foulardatura 81

82 82 Prove di esposizione

83 Prove di esposizione AC ME T M61 T M62 C ontrollo E ven ven ven ven ven ven ven ven ven lun ven ven

84 84 Superidrofilicità Film di ossido di titanio TiO 2 aumentano fortemente la bagnabilità delle superfici Ciò ad esempio aumenta l adesione proteica e cellulare su materiali impiantati nel corpo umano Possono anche essere facilitati i processi di stampa

85 La superidrofobicità Effetto loto*: superficie idrofobica nanostrutturata, che imita la foglia del fiore di loto Su picchi micrometrici sono costruite strutture nanometriche (tipicamente di SiO 2 ) 85

86 86 Approccio superidrofobico L autopulizia è dovuta al rotolamento delle gocce d acqua, che asportano lo sporco

87 87 Proprietà idrofobiche (idrorepellenti) Materiali a forte di assorbimento di acqua come i cartoni ondulati e tutti i tipi di tessuto possono essere resi idrorepellenti grazie alla deposizione di film idrofobici a base di ossido di silicio Attività interna oggetto di tesi di laurea assegnata

88 Film nanometrici trasparenti Grazie alla possibilità di depositarli con spessore nanometrico inferiore alla lunghezza d onda della luce visibile, i film sol-gel possono essere TRASPARENTI Questo li rende particolarmente interessanti per il trattameno di substrati a loro volta trasparenti, ci non fa perdere questa caratteristica, sfruttando di volta in volta proprietà: antiriflesso antiappannamento antigraffio colorazione superficiale riflessione di radiazioni IR assorbimento di radiazioni UV e anche altro 88

89 89 Rivestimenti anti-riflesso Non trattato Trattato Struttura antiriflesso dell occhio di un lepidottero* La nanostrutturazione superficiale, creando ostacoli più piccoli della lunghezza d'onda portano ad una transizione continua nell'indice di rifrazione all'interfaccia e riducono la riflessione (del vetro ma anche di polimeri) a meno a dell 1%

90 90 Vetri antiriflesso Il controllo della riflessione della luce è fondamentale in vetri con diverse applicazioni: prima applicazione industriale del sol-gel (1939)

91 91 Superfici antiappannanti

92 92 Film antigraffio su plastica (PMMA)

93 Vetri colorati in superficie e non in massa La colorazione del vetro in superficie consente: nessun intervento su linee di produzione semplicità di smaltimento e riciclaggio alta versatilità miglioramento delle proprietà meccaniche 93

94 Vetri trattati per il controllo della trasmittanza È possibile realizzare sulle vetrate degli edifici film che tagliano in modo selettivo alcune lunghezze d onda della radiazione elettromagnetica: ciò consente grande risparmio energetico sia in inverno che in estate 94

95 95 Sol gel per il tessile Uno dei settori in cui la tecnologia sol-gel può essere più proficuamente utilizzata è quello del tessile L uso di questa tecnologia può essere un sicuro strumento di innovazione e rilancio del settore, che soffre l agguerrita concorrenza dei paesi a basso costo del lavoro

96 96 I substrati Possono essere trattati praticamente tutti i tessuti: cotone lana lino viscosa poliesteri poliammidi ecc. Oltre che: pelle cuoio

97 97 Le tecnologie I tessuti possono essere facilmente trattati in continuo mediante foulardatura e acquisire tutto lo spettro di proprietà precedentemente esaminate, cui si aggiungono proprietà specifiche Può essere utilizzata anche la tecnica dello spray coating

98 98 Le proprietà ottenibili Conduttività elettrica Proprietà antistatiche Acqua e oliorepellenza Antimacchia Tingibilità Diminuzione della infiammabilità Coating Sol Gel Protezione dagli UV Lento rilascio di essenze Resistenza alla abrasione Proprietà antipilling Proprietà fotocatalitiche e antiodore Proprietà antimicrobiche

99 99 Acqua e oliorepellenza Cotone reso idrofobico mediante sol-gel

100 100 Proprietà antimicrobiche Tessuto reso antipolline

101 101 Assorbimento della radiazione UV Assorbimento della radiazione UV mediante sol di ossidi di titanio, silicio e/o l aggiunta di composti organici

102 102 Proprietà antipilling Non trattato Trattato sol-gel Trattamenti sol-gel di lana e altri tessuti sono in grado di diminuire sensibilmente il fenomeno del pilling, senza perdita significativa della cosiddetta mano

103 103 Resistenza alla abrasione Test di abrasione su Seta Non trattato Trattamenti sol-gel di seta e altri tessuti sono in grado di aumentare sensibilmente il la resistenza all abrasione Trattato sol-gel

104 104 Trattamento idrorepellente Trattamenti sol-gel sono in grado di rendere idrorepellenti praticamente tutti i tessuti

105 105 Matrici sol gel caricate matrice Essenze Assorbitori UV Agenti Antibatterici Repellente per insetti Immobilizzazione Rilascio

106 106 Matrici sol gel caricate Termocromico Fotocromico Caricando con pigmenti termocromici o fotocromici delle matrici sol-gel è possibile ottenere l effetto su tutti i tessuti

107 107 Materiali funzionali I materiali funzionali non possono essere definiti nanotecnologici ma rappresentano un importante strumento di innovazione Sono materiali in grado di rispondere a stimoli esterni (meccanici, chimici, fisici, elettrici) in modo programmato : materiali foto- termo- elettrocromici materiali foto- elettroluminescenti Questi materiali consentono effetti scenici spesso in un contesto di risparmio energetico

108 108 Materiali fotocromici

109 109 Materiali termocromici Termometri Segnalatori di ghiaccio Mobili sensibili al calore

110 110 Materiali elettrocromici

111 111 Materiali fotoluminescenti

112 112 Materiali elettroluminescenti

113 Metamateriale: definizione Un metamateriale (o meta materiale) è un materiale le cui proprietà dipendono dalla propria struttura piuttosto che direttamente dalla propria composizione Progettando opportunamente una struttura, in modo ordinato e ripetitivo, è possibile ottenere, utilizzando materiali convenzionali, proprietà inattese 113

114 114 Metamateriali: tipiche strutture

115 115 Metamateriali: possibili applicazioni Strutture ordinate e ripetitive a scala micrometrica sono in grado di interferire con la propagazione delle onde elettromagnetiche (ottiche, termiche, acustiche, ecc.) controllandone la propagazione e ottenendo proprietà assolutamente inattese

116 116 Metamateriali: applicazioni di domani Grazie alla possibilità di guidare le onde termiche e acustiche, a breve i metamateriali apriranno nuove prospettive nel campo dell isolamento termico e acustico degli edifici

117 117 Metamateriali: applicazioni di dopodomani Ma sarà anche possibile guidare le onde ottiche, e il mantello di Harry Potter potrà diventare una realtà

118 118 Per concludere una massima L importante è non svegliarsi una mattina e scoprire che il mondo è cambiato senza che noi ce ne siamo accorti Frase detta da un vecchio professore ad un giovane collaboratore caricandola senza preavviso su un aereo per partecipare al suo primo congresso di nanotecnologie

119 119 Grazie dell attenzione